JPH0443725B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、ツイストドリルなどの穴あけ工具に
関し、特に鋼の穴あけ性能を向上させたものであ
る。 （従来の技術） 従来、この種の穴あけ工具としては、例えば特
公昭58−22283号公報、特開昭58−177215号公報、
実開昭58−146613号公報等にみられるものが開示
されている。これらの穴あけ工具は、鋼切削用と
して開発されたもので、特に工具本体の回転中心
部分には、被削材からコアを発生させる空隙部が
存在するものである。そして、空隙部が存在する
ドリルとしては、例えば、米国特許第98379号明
細書に開示されているが、前述した公告公報で
は、空隙部の巾、対称切刃などの形状を特定する
ことにより空隙部に発生するコアがねじ切られる
ようにしたものである。 また、前述した公報にみられる穴あけ工具の改
善を目的としたものとして、実開昭57−177611号
公報が提案されている。この公報に開示された穴
あけ工具は、前述した空隙部の内端が異なる間隔
（ａ，ｂ）をもつて開離しているものである。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、特公昭58−22283号公報等に開
示された穴あけ工具は、前述した空隙部が対称形
になつているため、異常現象例えばびびり振動が
生じたときには、前述したコアのねじ切り作用が
流出方向で中途半端になるものであつた。したが
つて、回転中心部分では、切屑の流出方向が円滑
でなくなり、コアの滞留、さらには、切屑の伸び
がらみなどが生じて、切刃の破損が生じる問題点
があつた。 これに対し、実開昭57−17761号公報にみられ
る穴あけ工具は、第９図ｂで概念的に示されてい
るように、切刃が異なつた間隔（ａ＜ｂ）で構成
されているため、軸方法では、被削材に対する喰
付き高さが異なつているものである。したがつ
て、回転穿孔時の被削材に対する喰付きでは、最
初に接触する切刃接触始点Ｐのみに力を受けるた
め、ドリル先端部が偏心して不安定な切削状態に
なり、びびり発生および切刃損傷に影響を及ぼす
などの問題点があつた。このため、実用には、供
されていないものである。 （発明が解決しようとする問題点） このようなことから、回転中心部分に空隙部を
存在させた穴あけ工具では、回転中心部分におけ
る切屑の流出が常時円滑に行なわれていることが
必要である。しかしながら、現実には、切屑を常
時均等に流出させることは、切刃摩耗の進行等の
条件変化から非常に難しい。したがつて、この種
の穴あけ工具では、むしろ切屑の流出方向を最初
から強制的に定め、これにより円滑な切屑流出を
得るようにした空隙部の構成の改善が問題点にな
つている。 本発明では、この問題点を解決することによ
り、回転中心部分の切屑流出がすみやかとなり、
切屑の滞留すなわち詰り込みによるトラブルが解
消することを目的としたものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、上述の点に鑑みなされたもので、回
転中心部分に空隙部が存在する穴あけ工具におい
て、空隙部の内端縁における構成を改善して、生
成コアの折屈、排出を良好にしたものである。 すなわち、空隙部の内端縁には、回転中心Ｏを
基準にした端面視で、生成コアに対する対向的な
接触始点が回転中心Ｏを通る一直線上になく、こ
れらの接触始点が回転中心Ｏから最内端距離X₁，
X₂を構成するようにしたものである。そして、
一方の接触始点の最内端距離X₁を空隙部の幅の
１／２に設定したときに、他方の接触始点は、生成
コアに対するスペースを広げるための面取りによ
る傾斜稜との交点になるものである。したがつ
て、他方の接触始点の回転中心Ｏに対する最内端
距離X₂が前記最内端距離X₁（＝1/2Ｃ）に対し、
X₁＜X₂の関係となり、これに伴つて空隙部の内
端縁で非対称切刃を構成するようにしたものであ
る。 （作用） 本発明の穴あけ工具は、空隙部の内端縁にある
生成コアに対する接触始点が非対称位置にあるた
め、一方の接触始点側に当接される生成コアは、
切刃の相対的な回転によつて、他方の接触始点側
に対して揺動するものであり、この揺動に起因し
て折屈する。また、生成コアは、第６図ａでみら
れるように一方の接触始点側からの材料の巻き込
みによつてコアを幾分肥大させるものであり、ま
た、他方の接触始点に当接されたときは、傾斜稜
の存在によつてコアに横方向の力が加算され、こ
の結果、生成コアは、空隙部から確実に押出さ
れ、折屈された状態で排出される。これに対し、
第６図ｂでみられる従来形の対称切刃では、生成
コアに対する作用力がつり合つた状態において
は、生成コアの逃げ場がなくなり、コア詰まりを
生じやすいものである。 （実施例） 以下、本発明穴あけ工具における一実施例につ
いて、図を参照しながら説明する。 第１図乃至第３図は、ツイストトリルに適用し
たもので、このツイストドリル１は、工具本体２
およびシヤンク３からなる。この工具本体２は、
その先端部には、一対の切刃４，５を有するとと
もに、その側部には、ねじれ溝６，６を形成して
いる。また、工具本体２のヒール部分７には、切
削油を供給する一対の油穴８，８が開口してい
る。 なお、前記切刃４，５は、超硬合金からなる切
刃片を工具本体２のチツプ座９内にろう付けした
ものが適用されている。そして、この切刃４，５
は、軸方向のすくい角Ａが前記ねじれ溝６，６の
ねじれ角に合致するようになつており、また半径
方向のすくい角Ｂが負角になるようになつてい
る。例えば、すくい角Ａは18゜、すくい角Ｂは−
18゜前後に設定されている。 また、前記切刃４，５は、回転中心部分で、そ
の内端縁が互に離間することにより、空隙部１０
を形成する。この空隙部１０は、切刃４，５の刃
先外径によつても異なるが、等しく振分けられる
空隙巾Ｃは、特公昭58−22283号公報に開示され
ているように通常0.2〜2.5mmの範囲内で設定され
る。 しかして、切刃４，５の内端縁に形成される生
成コアに対する接触始点１１，１２は、回転中心
Ｏを基準にした端面視では、互いに非対称位置で
始まるようになつており、この結果、空隙部１０
の内端縁で非対称切刃を構成する。生成コアに対
する接触始点１１，１２を非対称位置にしたの
は、第５図で示されるように生成コアに対する圧
縮力およびせん断応力を有効に与え、生成コアの
折屈を確実にするためである。（図示では、分布
応力として示してある）。 すなわち、本発明の穴あけ工具は、第６図ａで
静止状態を模式的に示せば、回転中心部分に生成
コアをねじ切るモーメントおよびコアを折るアン
バランス力が合力Ｆとして作用し、生成コアを一
方の切刃４側から他方の切刃５側に強制的に押し
倒すように機能する。しかし、現実の穴あけでは
相対的な回転が作用するため、生成コアは、一方
の生成コアに対する接触始点１１、被削材からの
巻き込みなどによつて揺動し、この結果折屈す
る。これに対し、従来のものは第６図ｂに示され
るように生成コアをねじ切るモーメントはほヾ同
じである。コアを折るアンバランス力はほとんど
ない状態の合力F′として作用する。なお、この場
合、生成コアの働く圧縮力をF₁，F′₁にコアに働
くせん断力ををF₂，F′₂として示している。 第４図ａ〜ｃは、生成コアに対する接触始点１
１，１２が非対称となる具体例を示したもので、
空隙部１０には、生成コアに対する接触始点１
１，１２および想像線で画かれた生成コアが概念
的に説示されている。そして、これらの接触始点
１１，１２は、回転中心Ｏを通る一直線上にはな
いことが重要である。 すなわち、第４図ａでは、切刃４の一方の内端
縁にある生成コアに対する接触始点１１が幅方向
の中心線１３ａ上にあり、他方の切刃５に形成さ
れる生成コアに対する接触始点１２が芯上りの位
置にある。したがつて、内端縁の起立稜１４，１
５の長さおよびチツプ座９に向かう傾斜稜１６，
１７の長さが異なり、非対称関係になる。このこ
とは、換言すれば、接触始点１１と回転中心０と
の間の最内端距離X₁および接触始点１２と回転
中心０との間の最内端距離X₂が等しくなくX₁＝
Ｃ／２＜X₂の関係にあることを意味する。また、
切刃５側の傾斜稜１７を切刃４側の傾斜稜１６よ
りも大きく形成したのは、空隙部１０のスペース
を拡げて穴あけ時に発生する生成コアの折屈を促
進するためである。したがつて、他方の生成コア
に対する接触始点１２は、前述した面取りによる
傾斜稜１７との交点になる。 さらに、第４図ｂは、切刃４の一方の内端縁が
芯下りの位置にあつて、他方切刃５の内端縁が芯
上りの位置にある。したがつて、切刃４の生成コ
アに対する接触始点１１は、内端縁の端でなく、
回転作用から半径方向の中心線上にあり、他方の
生成コアに対する接触始点１２は芯上りの位置に
あつて、前述したようにX₁（＝1/2Ｃ）およびX₂
が等しくなくX₁＜X₂の関係にある。そして、切
刃５の傾斜稜１７および切刃４の傾斜稜１６にお
ける大小関係も第４図ａと同様である。 さらに、第４図ｃは、切刃４，５の内端縁が幅
の中心線１３ａに対してともに芯上りの位置にあ
つて、生成コアに対する接触始点１１，１２の最
内端距離X₁（＝1/2Ｃ）およびX₂は、同様にX₁＜
X₂の関係にある。 次表は、第４図ａに基づいて、空隙巾Ｃ、生成
コアに対する接触始点１１，１２の最内端距離
X₁（＝1/2Ｃ）、X₂および切刃４側の中心線１３ａ
に対する直交方向距離Y₁を具体的に数値適用し
たものである（単位mm）。

【表】 このようにして構成された本発明の穴あけ工具
は、実開昭57−177611号公報にみられるドリル
（以下従来ドリルという）に対しても優位性をも
つているもので、その原因は、第９図ａ，ｂで比
較できるように、被削材に対する切刃接触始点
Ｐ，Ｑによる喰付き高さ量〓の相違にある。 すなわち、従来ドリルは、空隙部が異なる間隔
（ａ＜ｂ）で構成されているため、軸方向では、
Ｐ，Ｑがずれて必然的に喰付き高さ量〓が生じる
ように構成される。これに対し、本願発明では、
空隙部１０の幅Ｃは、等しく振り分けられている
ため、切刃接触始点Ｐ，Ｑにずれがなく喰付き高
さが一致（〓＝Ｏ）するように構成される。した
がつて、回転穿孔の切削機構では、本発明の穴あ
け工具が同時喰付きの現象を呈するのに対し、従
来ドリルが切刃接触始点Ｐのみによる一方の喰付
きの現象を呈する。 この結果、本願発明の穴あけ工具は、切刃接触
始点Ｐ，Ｑの同時喰付きであるため、切削分力の
バランスが釣合つており、びびり振動の原因にな
らないものである。これに対し、従来ドリルは、
切刃接触始点Ｐのみによる一方の喰付きであるた
め、ドリル先端部が偏心して不安定な切削状態に
なり、びびり発生および切刃損傷に影響を及ぼす
ものである。 なお、本実施例では、切刃４，５のすくい面１
８については、外周側から回転中心部分に向つて
複数段の傾斜面１９，２０，２１が形成されるよ
うになつている。しかし、この傾斜面１９，２
０，２１は、内端縁に対して単一段の傾斜面２１
のみで連続させるようにしてもよく、あるいは傾
斜面１９，２０，２１を微小な曲率半径で結ぶよ
うにした凸面または、傾斜面１９，２０，２１を
曲面で結ぶようにした凸曲面に形成してもよい。
要するに、切刃４，５に形成されるすくい面１８
は、回転方向を基準にしたときに、前記空隙部１
０の内端縁を除いて対称形になつているものであ
る。また、切刃４，５のすくい面１８について
は、硬質被膜を単層又は複層で被覆しておくと切
削性能の向上を図ることができる。硬質被膜は、
その組成としてTiC，TiN，TiCN，Al₂0₃などか
ら適宜選択される。また、切刃４，５について
は、多結晶ダイヤモンド焼結体、立方晶窒化硼素
焼結体などの利用も適宜図れるものである。 さらに、本実施例では、超硬合金からなる切刃
片をチツプ座９内にろう付けしたものが示されて
いるが、工具本体２を全部超硬合金で形成したも
の、ツイストドリル以外のドリル等の穴あけ工具
に適用できる。 以下、本発明穴あけ工具における切削試験につ
いて説明する。 穴あけ工具は、刃先外径Ｄが20mmで、先端角〓
が140゜になるようにしたもので、その刃先位置の
関係は、第４図ａに基づくものである。そして、
空隙巾Ｃ＝0.8mmとして、一方の生成コアに対す
る接触始点１１は、幅の中心線１３ａ上に位置
し、X₁＝0.4mm、X₂＝0.56mm、Y₁＝0.3mmに設定し
たものである。 また、被削材としては、S48Cを選定し、60mm
深さの貫通穴をあけるようにした。このときの切
削速度は、Ｖ＝80m／minで、送りは、ｆ＝0.2
mm／revを設定した。 切削試験は、180穴をあけた時点で、切刃４，
５の逃げ面摩耗V_Bを測定したが、V_B＝0.15mm
（平均）を示した。この場合、切削状態は、良好
で、切屑の流出も円滑に行なわれ、空隙部１０の
存在によるコア状の切屑の発生および切屑のつま
り状態はなかつた。これは、第５図および第６図
ａで説明したように生成コアに対する圧縮力、せ
ん断力が有効に働き、コアを折るアンバランス力
が作用するためと考えられる。なお、前述した逃
げ面摩耗では、まだ切削できるが、再研削の回数
などから切削を中止したものである。これに対
し、従来の対称関係にある空隙部を有する市販の
ドリルでは、切屑の排出が良好でないため、100
穴に達する前に切削を中止した。 次に、本発明品および対称関係にある空隙部１
０を有する従来品に対し、コアの折断状況におけ
る比較試験について説明する。 なお、本比較試験は、有意差を明らかにするた
めのものであるから、第７図ａ，ｂで示されるよ
うな皿もみ加工によつてコアの成長限界を求めた
予備試験の結果が基になつて行なわれたものであ
る。予備試験の結果は、以下の〜とおりであ
り、穴あけ条件は、工具の刃先直径を〓24.8mmと
して切削油（エマルジヨン10倍希釈）の供給下で
S55Cからなる被削材２２を皿もみ加工した。 送りｆ＝0.03mm／revではコアの成長限界が
２mm以上になり、加工深さ1.3mmではコアが折
断しないこと。 また、送りｆ＝0.2mm／revではコアの成長限
界が１mm以下になり、加工深さ1.3mmではコア
が折断すること。 したがつて、コア排出の比較試験では、加工
深さ1.3mmの皿もみ加工で、送り条件をｆ＝0.2
mm／rev，0.03mm／revの交互で比較すれば、コ
アの押出し排出から有意差が確認できること。 この結果、本発明品は、第８図ａのＯ印で示さ
れるように生成コアの詰まりがなく、空隙部１０
の内端縁で非対称切刃を構成したことによつて生
成コアが有効に折屈していることを確認した。 これに対し、比較の従来品は、ｆ＝0.15mm／
rev〜0.2mm／revで生成コアの詰まりが発生しや
すいことが判つた。また、ｆ＝0.03mm／revで再
度削つてもコアが排出されない場合（No.２，No.
８）があつた。これは、工具の空隙部１０に生成
コアが強固につまり、新たに発生する生成コアの
押出しによつても排出されないで残ることを意味
する。したがつて、No.３およびNo.10では空隙部１
０につまつた生成コアを手作業で除去した後皿も
み加工したものであり、その後の皿もみ加工で、
新たな生成コアの詰まりが発生したことを意味す
る。 また、No.８では、生成コアが除去できないた
め、No.９を連続して加工したが、生成コアの詰ま
りがそのまま見られたことを意味する。 （発明の効果） 本発明は、以上説明したように、回転中心部分
に空隙部１０を存在させた穴あけ工具において、
切刃４，５における生成コアに対する接触始点１
１，１２を非対称に位置させたものであるから、
以下のような効果を有する。 第１に、切屑処理性が良好なことである。これ
は、空隙部１０の存在による生成コアが大きな圧
縮力を受けるため、その流出が切刃４側から強制
的に方向づけられ、回転中心部分における生成コ
アの詰まりがなくなることによる。 第２に、切削性能が良好なことである。これ
は、切刃４，５における生成コアに対する接触始
点１１，１２が非対称位置にあることから、空隙
部１０からの生成コアが有効に排出されるため正
面切刃稜にかゝる切削力が軽減されるからであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明穴あけ工具の一実施例を示す
正面図、第２図は、その底面図、第３図は、一部
側面図、第４図ａ〜ｃは、回転中心部分における
切刃の位置関係を示す図で、第４図ａは一部拡大
説明図、第４図ｂおよび第４図ｃは、それぞれ変
形例を示す一部拡大説明図、第５図は、コア状の
切屑に対する応力分布の状態を概念的に示す一部
拡大説明図、第６図ａ，ｂは、コア状切屑に対す
る合力の関係を示す図で、第６図ａは、本発明穴
あけ工具の状態を概念的に示す一部拡大説明図、
第６図ｂは、従来品における一部拡大説明図、第
７図ａ，ｂは、皿もみ加工を概念的に示す図で、
第７図ａは、切込み状態の説明図、第７図ｂは、
皿もみ加工後の被削材を示す説明図、第８図ａ，
ｂは、本発明品および比較品におけるコアづまり
の状況を示す図で、第８図ａは、本発明品の説明
図、第８図ｂは、比較品の説明図、第９図ａ，ｂ
は、本発明品および従来品における喰付き高さの
関係を示す図で、第９図ａは、本発明品の説明
図、第９図ｂは、従来品の説明図である。 ２……工具本体、４，５……切刃、１０……空
隙部、１１，１２……接触始点、８……すくい
面、０……回転中心。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工具本体１の先端部には、すくい面１８をそ
   れぞれ備えた一対の切刃４，５が形成され、しか
   も、工具本体１の回転中心部分には、穴あけ時に
   被削材からのコアを生成させる空隙部１０が内端
   縁による幅Ｃをもつて設けられるようにした穴あ
   け工具において、 前記すくい面１８は、回転方向を基準にしたと
   きに、前記空隙部１０の内端縁を除いて対称形に
   なつており、 前記空隙部１０の内端縁には、回転中心Ｏを基
   準にした端面視で、生成コアに対する対向的な接
   触始点１１，１２が回転中心Ｏを通る一直線上に
   なく、これらの接触始点１１，１２が回転中心Ｏ
   から最内端距離X₁，X₂を構成するとともに、一
   方の接触始点１１の最内端距離X₁を空隙部１０
   の幅Ｃの1/2に設定したときに、他方の接触始点
   １２は、生成コアに対するスペースを広げるため
   の面取りによる傾斜稜１７との交点になり、この
   接触始点１２の回転中心Ｏに対する最内端距離
   X₂が前記最内端距離X₁（＝1/2Ｃ）に対し、X₁，
   X₂の関係となることにより空隙部１０の内端縁
   で非対称切刃を構成することを特徴とする穴あけ
   工具。